KR101808207B1 - 혼합모듈을 포함하는 유체분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 혼합모듈을 포함하는 유체분사장치는, 온도 및 압력 중 적어도 어느 하나가 다른 조건을 가지는 극저온유체가 각각 저장되는 복수의 저장탱크, 상기 복수의 저장탱크 각각으로부터 서로 다른 조건의 극저온유체를 공급받아 소정 비율로 혼합하고, 새로운 조건의 혼합유체를 형성하는 혼합모듈 및 상기 혼합유체를 가공영역으로 공급하는 노즐을 포함한다.

Description

혼합모듈을 포함하는 유체분사장치{Fluid Jet Apparatus Having Mixing Module}

본 발명은 유체를 분사하는 유체분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 혼합모듈을 포함함에 따라, 서로 다른 조건의 극저온유체를 공급받아 소정 비율로 혼합하고, 새로운 조건의 혼합유체를 형성할 수 있는 유체분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속 등 대상물을 가공하는 과정에서는 고온의 열이 발생되며, 이는 가공물을 변형 및 손상시킬 위험을 초래한다. 따라서 이를 방지하기 위해 대상물 가공 작업을 수행할 경우에는 냉각을 위한 절삭유 등의 냉각유체를 가공영역에 분사하게 된다.

그리고 이와 같은 가공 과정 중에는, 발생하는 변수가 다양하여 가공 환경에 따라 절삭유의 유량, 압력 및 온도를 조절힐 필요가 있다. 하지만, 이를 위해서는 별도의 외부장치가 요구되는 것은 물론, 외부장치의 구조가 복잡하여 사용에 제약이 심하다는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 절삭유와 같은 냉각용 유체는 그 특성 상 유량 제어가 어렵고, 압력과 온도 제어가 용이하지 않다는 문제가 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 냉각유체의 유량, 압력 및 온도를 다양하게 조절할 수 있도록 하는 유체분사장치를 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혼합모듈을 포함하는 유체분사장치는, 온도 및 압력 중 적어도 어느 하나가 다른 조건을 가지는 극저온유체가 각각 저장되는 복수의 저장탱크, 상기 복수의 저장탱크 각각으로부터 서로 다른 조건의 극저온유체를 공급받아 소정 비율로 혼합하고, 새로운 조건의 혼합유체를 형성하는 혼합모듈 및 상기 혼합유체를 가공영역으로 공급하는 노즐을 포함한다.

그리고 상기 혼합모듈은, 상기 복수의 저장탱크에 대응되는 개수만큼 형성되어 상기 복수의 저장탱크 각각에 연결되고, 연결된 저장탱크에 수용된 극저온유체가 이송되는 복수의 이송관, 서로 다른 조건의 극저온유체가 혼합되며, 상기 노즐과 연결되는 혼합관 및 상기 복수의 이송관을 통해 이송된 서로 다른 조건의 극저온유체를 상기 혼합관으로 이송하는 복수의 연결관을 포함할 수 있다.

또한 상기 혼합모듈은, 상기 이송관 및 상기 연결관 사이에 구비되어 상기 극저온유체의 유량을 조절하는 유량조절부를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 유량조절부는, 중심축을 기준으로 회전되는 조절플레이트, 상기 조절플레이트의 전면에 구비되며, 상기 연결관과 연통되는 연통관 및 상기 조절플레이트의 후면에 구비되어 상기 조절플레이트의 회전각에 따라 어느 하나가 상기 이송관과 연결되고, 상기 연통관과 연통되며, 각각의 내경이 서로 다르게 형성되는 복수의 유량조절관을 포함할 수 있다.

또한 상기 복수의 유량조절관은 상기 조절플레이트의 편심된 위치에 원 궤적을 따라 구비될 수 있다.

그리고 상기 연통관은 상기 조절플레이트의 중심축 상에 구비될 수 있다.

또한 상기 유량조절부는, 좌우 방향으로 이동되는 조절플레이트, 상기 조절플레이트의 전면에 구비되며, 상기 조절플레이트의 이동에 따라 어느 하나가 상기 연결관과 연통되는 연통관 및 상기 조절플레이트의 후면에 구비되어 상기 조절플레이트의 이동에 따라 어느 하나가 상기 이송관과 연통되고, 각각의 내경이 서로 다르게 형성되며, 상기 연통관과 연통되는 복수의 유량조절관을 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 혼합모듈을 포함하는 유체분사장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 간단한 구조만으로 극저온유체의 유량, 압력 및 온도를 다양하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 다양한 가공 상황에 대응하여 전천후로 적용이 가능하다는 장점이 있다.

셋째, 극저온유체의 실시간 조건 제어에 의해 대상물의 우수한 가공 품질을 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치에 있어서, 각 구조 간의 연결 형태를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치에 있어서, 혼합모듈의 구조를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치에 있어서, 혼합모듈의 조절플레이트 전면을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치에 있어서, 혼합모듈의 조절플레이트 후면을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치에 있어서, 유량조절관과 이송관의 세부 구조를 나타낸 도면; 및
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체분사장치에 있어서, 혼합모듈의 구조를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치의 모습을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치에 있어서, 각 구조 간의 연결 형태를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유체분사장치는 복수 개의 저장탱크(10, 40)와, 노즐(60) 및 혼합모듈(30)을 포함한다. 특히 본 실시예의 경우, 냉각부(20) 및 분사호스(50)를 더 포함할 수 있다.

상기 저장탱크(10, 40)는 온도 및 압력 중 적어도 어느 하나가 다른 조건을 가지는 극저온유체가 각각 저장되는 구성요소이며, 본 실시예의 경우 상기 저장탱크(10, 40)는 두 개의 저장탱크로, 제1저장탱크(10) 및 제2저장탱크(40)를 포함하는 것으로 하였다. 다만, 이보다 많은 수의 저장탱크가 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 혼합모듈(30)은 상기 각 저장탱크(10, 40)로부터 서로 다른 조건의 극저온유체를 공급받아 소정 비율로 혼합하고, 새로운 조건의 혼합유체를 형성하는 구성요소이다.

즉 본 발명은 상기 혼합모듈(30)에서 온도 및 압력 중 적어도 어느 하나가 다른 조건을 가지는 극저온유체를 혼합하여 새로운 온도 및 압력을 가지는 혼합유체로 형성할 수 있다.

그리고 이와 같이 혼합된 혼합유체는 노즐(60) 측으로 유동되어 가공영역으로 공급될 수 있다.

한편 상기 냉각부(20)는 상기 각 저장탱크(10, 40)에 수용된 극저온유체를 극저온으로 냉각시킬 수 있도록 하는 구성요소이다.

도 3에는, 상기 혼합모듈(30)의 자세한 구조가 도시되며, 이하에서는 이를 참조하여 상기 혼합모듈(30)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 혼합모듈(30)은, 이송관(5a, 5b)과, 혼합관(7)과, 연결관(6a, 6b)과, 유량조절부(100)를 포함한다.

상기 이송관(5a, 5b)은 전술한 복수의 저장탱크에 대응되는 개수만큼 형성되며, 상기 복수의 저장탱크 각각에 연결된다. 이에 따라 연결된 각 저장탱크에 수용된 극저온유체가 해당 이송관(5a, 5b)으로 이송된다.

그리고 상기 혼합관(7)은 전술한 노즐과 연결되며, 상기 이송관(5a, 5b)을 통해 이송된 서로 다른 조건의 극저온유체가 하나로 혼합되는 구성요소이다.

이때 상기 혼합관(7)과 상기 이송관(5a, 5b) 사이에는, 연결관(6a, 6b)이 구비되어 상기 복수의 이송관(5a, 5b)을 통해 이송된 서로 다른 조건의 극저온유체를 상기 혼합관(7)으로 이송하게 된다. 즉 상기 이송관(5a, 5b)을 통해 상기 유량조절부(100)를 거친 극저온유체는 상기 연결관(6a, 6b)을 거쳐 상기 혼합관(7)에서 혼합될 수 있다.

상기 유량조절부(100)는 상기 이송관(5a, 5b) 및 상기 연결관(6a, 6b) 사이에 구비되어 상기 극저온유체의 유량을 조절하는 구성요소이다. 즉 상기 유량조절부(100)는 이송하고자 하는 극저온유체 각각의 유량을 개별적으로 제어할 수 있으며, 이에 따라 혼합 비율을 조절할 수 있다.

그리고 상기 유량조절부(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 조절플레이트(110)와, 연통관(120)과, 유량조절관(130)을 포함할 수 있다.

상기 조절플레이트(110)는 중심축을 기준으로 회전되며, 본 실시예의 경우 원판 형태로 형성되어 원의 중심점을 기준으로 회전되는 것으로 하였다. 물론 상기 조절플레이트(110)의 형상 및 구동방법은 이에 제한되지 않고 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다.

상기 연통관(120)은 상기 조절플레이트(110)의 전면에 구비되며, 상기 연결관(6a, 6b)과 연통된다. 본 실시예에서 상기 연통관(120)의 중심은 상기 조절플레이트(110)의 회전 중심에 일치되어, 상기 조절플레이트(110)가 회전 시에는 변위 변화 없이 중심점을 기준으로 둘레 방향으로 회전될 수 있다.

상기 유량조절관(130)은 상기 조절플레이트(110)의 후면에 구비되며, 상기 연통관(120)과 연통된다. 그리고 본 실시예에서 상기 유량조절관(130)은 복수 개가 구비되며, 이들은 모두 상기 조절플레이트(110)의 편심된 위치에 원 궤적을 따라 구비되어 상기 조절플레이트(110)의 회전각에 따라 어느 하나가 상기 이송관(5a, 5b)과 연결될 수 있다. 즉 상기 복수의 유량조절관(130)은 상기 조절플레이트(110)의 회전에 따라 어느 하나가 상기 이송관(5a, 5b)과 연결된다.

한편 본 실시예의 경우 상기 이송관(5a, 5b)과 상기 유량조절관(130) 사이, 그리고 상기 연결관(6a, 6b)과 상기 상기 연통관(120) 사이에는 각각 실링부재(S)가 구비되며, 이에 따라 극저온유체의 누설을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사장치에 있어서, 유량조절관(130)의 형태를 자세히 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이 상기 유량조절관(130)은 각각의 내경이 서로 다르게 형성될 수 있다.

구체적으로 본 실시예에서는 상기 조절플레이트(110)의 후면에 제1유량조절관(130a), 제2유량조절관(130b), 제3유량조절관(130c) 및 제4유량조절관(130d)을 포함하여 총 4개의 유량조절관이 구비되며, 이들은 각각 제1내경(d₁), 제2내경(d₂), 제3내경(d₃) 및 제4내경(d₄)을 가지도록 형성된다.

따라서 각 유량조절관(130a, 130b, 130c, 130d) 중 어느 하나가 이송관(5a, 5b)과 연결됨에 따라, 상기 이송관(5a, 5b)으로부터 전달되는 극저온유체의 유량을 해당 유량조절관(130a, 130b, 130c, 130d)의 내경에 대응되도록 조절할 수 있게 된다.

그리고 도 6에는 대표적으로 제2유량조절관(130b)과 이송관(5a)을 자세히 도시하였다.

도 6에 도시된 바와 같이 제2유량조절관(130b)의 내경(d₂)은 이송관(5a)의 내경(d₄)에 비해 작게 형성되어, 극저온유체의 이송량을 감소시키도록 할 수 있다.

그리고 본 실시예에서 제2유량조절관(130b)은 배관부(132)와, 플랜지부(134)를 포함한다. 상기 플랜지부(134)는 상기 이송관(5a)과의 연결을 용이하게 수행하도록 하기 위한 것이며, 상기 플랜지부(134)의 외경(d₅)은 이송관(5a)의 외경(d₅)과 동일하게 형성되어 상기 플랜지부(134)는 상기 이송관(5a)과 접촉된다. 이에 따라 극저온유체의 이송 과정에서 누설되는 것을 방지할 수 있다.

본 도면에서는 제2유량조절관(130b)만을 도시하였으나, 상기와 같은 사항은 내경을 제외하고 다른 유량조절관(130a, 130c, 130d)에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이상으로 본 발명의 제1실시예에 대해 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체분사장치의 혼합모듈 부분을 나타낸 것이다. 도 7에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 모든 구성요소가 동일하게 형성되나, 혼합모듈의 구동방식이 다르게 형성된다.

구체적으로 본 실시예에서 상기 혼합모듈은, 조절플레이트(210)가 좌우 방향으로 이동되는 방식인 점이 전술한 제1실시예와 다르다. 즉 본 실시예는 상기 조절플레이트(210)가 회전 방식이 아닌 좌우 이동 방식으로 이동되며, 이때 연통관(120)은 복수의 유량조절관(130)에 대응되는 개수로 구비된다.

따라서 상기 조절플레이트(210)의 이동에 따라 복수의 연통관(120) 및 복수의 유량조절관(130) 중 어느 하나가 이송관(5a) 및 연결관(6a)에 연결되며, 해당 유량조절관(130)의 내경에 따라 극저온유체의 이송량을 제어할 수 있다.

이와 같이, 상기 혼합모듈은 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

5a, 5b: 이송관 6a, 6b: 연결관
7: 혼합관 10, 40: 저장탱크
20: 냉각부 30: 혼합모듈
50: 분사호스 60: 노즐
100: 유량조절부 110: 조절플레이트
120: 연통관 130: 유량조절관
S: 실링부재

Claims (7)

1. 온도 및 압력 중 적어도 어느 하나가 다른 조건을 가지는 극저온유체가 각각 저장되는 복수의 저장탱크;
   상기 복수의 저장탱크 각각으로부터 서로 다른 조건의 극저온유체를 공급받아 소정 비율로 혼합하고, 새로운 조건의 혼합유체를 형성하는 혼합모듈; 및
   상기 혼합유체를 가공영역으로 공급하는 노즐;
   을 포함하며,
   상기 혼합모듈은,
   상기 복수의 저장탱크에 대응되는 개수만큼 형성되어 상기 복수의 저장탱크 각각에 연결되고, 연결된 저장탱크에 수용된 극저온유체가 이송되는 복수의 이송관;
   서로 다른 조건의 극저온유체가 혼합되며, 상기 노즐과 연결되는 혼합관; 및
   상기 복수의 이송관을 통해 이송된 서로 다른 조건의 극저온유체를 상기 혼합관으로 이송하는 복수의 연결관;
   을 포함하고,
   상기 혼합모듈은,
   상기 이송관 및 상기 연결관 사이에 구비되어 상기 극저온유체의 유량을 조절하는 유량조절부를 더 포함하며,
   상기 유량조절부는,
   중심축을 기준으로 회전되는 조절플레이트;
   상기 조절플레이트의 전면에 구비되며, 상기 연결관과 연통되는 연통관; 및
   상기 조절플레이트의 후면에 구비되어 상기 조절플레이트의 회전각에 따라 어느 하나가 상기 이송관과 연결되고, 상기 연통관과 연통되며, 각각의 내경이 서로 다르게 형성되는 복수의 유량조절관;
   을 포함하되,
   상기 유량조절관은,
   상기 이송관과 접촉되도록 상기 이송관의 외경과 동일한 외경을 가지는 플랜지부; 및
   상기 조절플레이트 및 상기 플랜지부 사이에 구비되는 배관부;
   를 포함하는 유체분사장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 유량조절관은 상기 조절플레이트의 편심된 위치에 원 궤적을 따라 구비되는 유체분사장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 연통관은 상기 조절플레이트의 중심축 상에 구비된 유체분사장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 유량조절부는,
   좌우 방향으로 이동되는 조절플레이트;
   상기 조절플레이트의 전면에 구비되며, 상기 조절플레이트의 이동에 따라 어느 하나가 상기 연결관과 연통되는 연통관; 및
   상기 조절플레이트의 후면에 구비되어 상기 조절플레이트의 이동에 따라 어느 하나가 상기 이송관과 연통되고, 각각의 내경이 서로 다르게 형성되며, 상기 연통관과 연통되는 복수의 유량조절관;
   을 포함하는 유체분사장치.

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